第7章跨学科实践活动6教学设计发热袋的模拟制作-2025-2026学年九年级化学沪教版下册

该初中化学教学设计聚焦醋酸钠过饱和溶液结晶放热原理，整合饱和溶液与不饱和溶液转化、溶解度等核心知识。以暖宝宝、医用热敷袋视频图片导入，承接第7章“探索溶解现象”内容，通过“资料收集-原理探究-方案设计-动手制作-评价改进”流程搭建学习支架。 特色在于跨学科融合化学溶解结晶与物理热传递知识，采用任务驱动模式，结合醋酸钠结晶放热微实验和动画演示突破原理难点。小组合作制作与自评互评培养科学探究与实践能力，强化化学服务生活的科学态度与责任，为教师提供可操作教学流程，助力学生提升实验技能与思维水平。

沪教版初中化学九年级下册第7章跨学科实践活动6教学设计 发热袋的模拟制作 （一）课程标准分析 依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》，本跨学科实践活动对应“物质的性质与应用”主题，聚焦义务教育阶段化学学科核心素养的全面培育： 化学观念：要求学生通过活动理解醋酸钠的溶解与结晶平衡，明确物质的溶解性随温度变化的规律，建立“溶解—结晶”的动态平衡观念，掌握饱和溶液与不饱和溶液相互转化的条件。 科学思维：引导学生基于醋酸钠溶解度数据，分析发热袋发热的本质原因，培养基于证据推理、归纳物质变化规律的思维能力，建立“性质—用途”的关联思维。 科学探究与实践：以发热袋模拟制作为核心任务，培养学生设计实验方案、规范完成实验操作、分析实验现象与结果的能力，强化跨学科整合意识（融合化学、物理热现象知识）。 科学态度与责任：通过探究生活中发热袋的工作原理，让学生认识化学在改善生活、服务社会中的价值，养成严谨求实的实验态度和安全操作意识，增强对科学的责任感。 课标定位：本活动是“溶解现象”知识的综合应用与跨学科延伸，要求教学中立足九年级学生认知水平，通过实践任务驱动学生整合饱和溶液、溶解度、结晶等核心知识，落实“从生活走进化学，从化学走向社会”的课标导向，所有探究内容与操作要求均不超出九年级学生认知范围与课标规定。 课标落实路径：以“生活中发热袋的应用”为情境，通过“资料收集—原理探究—方案设计—动手制作—评价改进”的实践流程，让学生在完成任务的过程中整合知识、提升技能，实现核心素养的进阶发展。 （二）教材分析 1. 章节定位：本活动位于沪教版九年级下册第7章“探索溶解现象”末尾，是对本章核心知识（饱和溶液与不饱和溶液、溶解度、结晶）的综合应用与拓展延伸。承接前文“饱和溶液与不饱和溶液的相互转化”“结晶方法及其应用”等内容，同时融合物理学科“热传递”知识，是跨学科实践的典型载体，为学生构建“化学知识服务生活”的认知搭建了桥梁。 2. 教材编排思路：教材以“任务驱动”形式呈现，分为“资料收集”“发热袋模拟制作”“评价展示”三个环节，注重引导学生自主探究。通过提供醋酸钠溶解度数据，降低实验设计难度；通过自评与互评环节，培养学生的反思与评价能力，符合九年级学生“实践—认知—提升”的认知规律。 3. 核心知识点与重难点：核心知识为饱和溶液与不饱和溶液的转化、结晶放热原理；重点是基于溶解度数据设计发热袋制作方案并完成制作；难点是理解醋酸钠过饱和溶液结晶放热的本质、实现发热袋的重复使用。 4. 教材整合优化：补充生活中不同类型发热袋（如暖宝宝、医用发热袋）的实例，强化化学与生活的关联；增设“原理探究微实验”（如醋酸钠结晶放热的直观验证），帮助学生突破原理理解难点；细化实验操作步骤与安全提示，确保课堂实操的安全性与可行性。 5. 生活关联素材应用：以冬季取暖用的暖宝宝、医用热敷袋为导入素材，让学生感受化学技术的应用价值；实验后引导学生对比自制发热袋与商用发热袋的差异，思考改进方向，强化知识的应用与创新意识。 （三）学情分析 1. 已有基础：九年级学生已掌握饱和溶液与不饱和溶液的概念及相互转化方法，理解溶解度随温度变化的规律，熟悉结晶的基本原理；具备基础的实验操作技能（如称量、加热、搅拌等）；对生活中的发热袋有一定的感性认知，能初步关联“发热”与“能量变化”。 2. 认知障碍： 原理层面：难以理解“过饱和溶液”的概念及结晶放热的本质，容易将“溶解吸热”与“结晶放热”的原理混淆。 操作层面：在配制醋酸钠过饱和溶液时，难以控制温度与溶质用量，易出现溶质未完全溶解或溶液不饱和的情况；对金属片触发结晶的操作时机把握不准。 思维层面：难以将溶解度数据与实验操作精准对接，设计实验方案时缺乏逻辑性；对发热袋重复使用的原理（结晶后重新加热溶解形成过饱和溶液）理解不透彻。 3. 易错点：混淆饱和溶液与过饱和溶液的概念；配制溶液时未严格按照溶解度数据控制溶质质量与温度；加热时未充分搅拌导致局部过热，影响实验效果。 4. 个体差异：部分学生实验操作熟练度高，但原理理解能力薄弱；部分学生逻辑思维强，能精准设计实验方案，但操作规范性不足；少数学生对跨学科知识的整合能力较弱，难以关联化学溶解现象与物理热现象。 5. 分层指导依据：针对原理薄弱学生，提供“原理可视化流程图”（如醋酸钠溶解—过饱和—结晶放热的微观过程示意图）；针对操作薄弱学生，发放“实验操作步骤卡”，标注关键操作要点；针对跨学科整合薄弱学生，设计“跨学科关联问题链”，引导其建立知识联系。 （四）教学目标 1. 通过查阅资料、探究实验，能准确说出发热袋的发热原理（醋酸钠过饱和溶液结晶放热），理解饱和溶液与不饱和溶液相互转化的条件，能规范书写相关实验步骤，培养化学观念与信息整合能力。 2. 通过小组合作完成发热袋的模拟制作，能根据醋酸钠溶解度数据设计实验方案，规范完成称量、加热、溶解、封装等操作，能分析实验中出现的问题并提出改进措施，培养科学探究与实践能力、团队协作能力。 3. 通过分析发热袋在生活、医疗中的应用，能说明化学知识在改善生活中的价值，养成严谨求实的实验态度、规范操作的安全意识，增强对科学的责任感与创新意识。 （五）教学重点 1. 核心知识：发热袋发热的原理（醋酸钠过饱和溶液结晶放热）、饱和溶液与不饱和溶液相互转化的条件。 2. 关键技能：根据溶解度数据设计实验方案、配制醋酸钠过饱和溶液、完成发热袋的封装与性能测试。 3. 核心素养：科学探究与实践能力（实验设计、操作与改进）、跨学科整合意识、科学态度与责任。 4. 生活关联：理解发热袋在生活、医疗中的应用价值，建立“化学服务生活”的认知。 （六）教学难点 1. 核心困难：理解醋酸钠过饱和溶液的形成与结晶放热的本质；根据溶解度数据精准控制实验条件（温度、溶质用量），确保发热袋能正常发热；理解发热袋重复使用的原理并实现重复使用。 2. 突破思路： 原理具象化：通过动画演示醋酸钠分子在溶解与结晶过程中的变化，直观呈现过饱和溶液的形成；设计“微实验”——取少量醋酸钠过饱和溶液，放入金属片触发结晶，用温度计测量温度变化，直观感受结晶放热。 操作精准化：提供“醋酸钠溶解度与温度对应表”，标注不同温度下配制过饱和溶液的溶质用量；教师示范配制过程，强调“加热至完全溶解后缓慢冷却”的关键操作；发放“操作易错点提示卡”，提前规避常见错误。 思维进阶化：通过递进式问题引导学生思考：“为什么加热后冷却能形成过饱和溶液？”“金属片的作用是什么？”“如何让发热袋重复使用？”，逐步梳理原理逻辑；小组讨论后分享思路，教师点评完善。 （七）教学准备 1. 教师准备 实验器材（分组，4组）：托盘天平（含砝码，每组1台）、烧杯（50mL，每组2个）、玻璃棒（每组1根）、酒精灯（每组1个）、铁架台（带铁圈，每组1个）、陶土网（每组1个）、温度计（0-100℃，每组1支）、量筒（20mL，每组1个）、胶头滴管（每组1支）、药匙（每组1把）、密封塑料袋（可耐热，每组2个）、金属片（每组1片）；无水醋酸钠（足量）、蒸馏水（足量）。 教学资源：多媒体课件（含发热袋应用情境图、醋酸钠溶解与结晶动画、实验操作视频、醋酸钠溶解度表）、导学案（含资料收集模板、实验方案设计表、自评表）、问题链任务单、安全操作手册。 教学环境：化学实验室，分组摆放实验器材，张贴安全操作提示（如“加热时注意防烫伤”“密封时确保无泄漏”）；准备湿抹布、灭火器、医用酒精等应急物品。 安全预案：提前培训学生酒精灯使用规范、高温溶液的操作注意事项；强调无水醋酸钠无毒，但需避免接触眼睛；实验中若出现溶液泄漏，立即用湿抹布清理；若发生烫伤，及时用冷水冲洗并就医。 2. 学生准备 预习任务：阅读教材“跨学科实践活动6”内容，完成预习单（含“发热袋的组成与发热原理”资料收集、列出已知的发热现象及原理）；回顾饱和溶液与不饱和溶液的转化方法、溶解度的概念。 学习用品：实验记录本、笔、预习单、导学案、收集的发热袋相关资料（图片或文字）。 前置知识回顾：饱和溶液与不饱和溶液的判断与转化；溶解度随温度变化的规律；结晶的方法与原理。 （八）教学过程（45分钟） 任务环节 时长 师生活动 设计意图 素养落实 任务一：情境导入，提出问题（情境感知） 5分钟 教师展示情境：播放冬季取暖暖宝宝、医用热敷袋的使用视频，展示不同品牌发热袋的图片。 提问驱动：“这些发热袋不用通电、不用点燃，为什么能持续发热？”“发热袋的发热过程中发生了什么变化？”“我们能不能用化学知识模拟制作一个发热袋？” 学生分享：结合预习收集的资料，分享对发热袋的认知（如组成、使用方法等）。 4. 明确任务：本节课以小组为单位，完成发热袋的模拟制作，并探究其发热原理与重复使用方法。 以生活中熟悉的发热袋为情境，激发学生学习兴趣，通过问题链引发思考，明确本节课实践任务，建立化学与生活的关联。 落实科学态度与责任素养，培养关注生活中化学问题的意识。 任务二：资料分析，探究原理（问题探究） 10分钟 1. 资料分享：各小组分享收集的发热袋资料，教师补充醋酸钠的相关性质（如溶解性、溶解度随温度变化规律）。 2. 原理探究： （1）教师展示醋酸钠溶解度表（10℃：36.2g；20℃：40.8g；30℃：46.4g；40℃：54.6g；60℃：65.6g；80℃：139g；90℃：153.6g；100℃：170g），提问：“如何利用醋酸钠的溶解度变化制备能发热的装置？” （2）播放醋酸钠溶解与结晶的动画，讲解：“加热时醋酸钠大量溶解形成饱和溶液，缓慢冷却后形成过饱和溶液（不稳定），当受到触发（如金属片碰撞）时，过饱和溶液会迅速结晶，结晶过程中释放热量。” （3）微实验验证：教师演示——取少量无水醋酸钠，加入适量热水溶解形成过饱和溶液，冷却后放入金属片，用温度计测量温度变化，学生观察并记录温度升高现象。 3. 小组讨论：“金属片在发热过程中起到什么作用？”“如何让制作的发热袋能重复使用？”，讨论后分享思路。 通过资料分析、动画演示与微实验，帮助学生理解发热袋的核心原理，突破原理理解难点；小组讨论培养学生的逻辑推理能力，为后续实验方案设计奠定基础。 落实化学观念、科学思维素养，培养基于证据推理的能力。 任务三：方案设计，动手制作（动手实践） 20分钟 1.方案设计：各小组根据醋酸钠溶解度表，设计实验方案，明确：“需要多少质量的无水醋酸钠和蒸馏水？”“加热温度控制在多少度？”“如何封装？”，填写导学案中的实验方案设计表，教师巡视指导，优化方案（如建议选用80℃加热，取10mL蒸馏水，加入14g无水醋酸钠，确保形成过饱和溶液）。 2.分组制作： （1）称量与量取：用托盘天平称取所需无水醋酸钠，用量筒量取所需蒸馏水，倒入烧杯中。 （2）加热溶解：将烧杯放在铁架台的陶土网上，用酒精灯加热，同时用玻璃棒不断搅拌，直至醋酸钠完全溶解，停止加热。 （3）冷却：将烧杯放在实验台上缓慢冷却至室温（避免搅拌，防止提前结晶）。 （4）封装与触发：将冷却后的过饱和溶液倒入密封塑料袋中，放入金属片，密封袋口；轻轻弯折金属片，观察溶液是否结晶、是否有发热感。 3.性能测试：用温度计测量发热袋发热时的最高温度，记录发热持续时间，填写实验记录表。 4. 教师指导：重点关注加热溶解时的安全操作、冷却过程的规范性；对未成功发热的小组，引导分析原因（如溶质未完全溶解、冷却时搅拌导致提前结晶等），并协助改进。 通过方案设计培养学生的科学探究能力，动手制作环节强化实验操作技能；教师针对性指导，解决学生实验中遇到的问题，确保实践任务顺利完成；性能测试让学生直观感受实验成果，增强成就感。 落实科学探究与实践素养，强化规范操作的实验态度与安全意识。 任务四：评价改进，拓展延伸（分析提升） 8分钟 成果展示：各小组展示自制的发热袋，分享实验过程、发热效果（最高温度、持续时间），分析实验中遇到的问题及解决方法。 自评与互评：结合导学案中的自评表（从材料使用、产品外观、产品性能三个维度评价），小组内自评后，跨组互评，提出改进建议（如“封装时应排出空气，避免影响发热效果”“可选用更柔软的密封袋，方便使用”）。 重复使用探究：提问：“如何让发热袋重复使用？”，引导学生思考：“将结晶后的发热袋放入热水中加热，使晶体重新溶解，冷却后可再次形成过饱和溶液”；各小组尝试将发热袋放入热水中加热，观察晶体溶解情况，验证重复使用的可行性。 4. 拓展延伸：“生活中的暖宝宝与我们自制的发热袋原理是否相同？”“查阅资料，了解暖宝宝的主要成分与发热原理”，布置课后探究任务。 通过成果展示与互评，培养学生的反思与评价能力；重复使用探究深化对原理的理解，拓展延伸环节引导学生将知识迁移到生活中，强化化学与生活的关联。 落实科学思维、科学态度与责任素养，培养知识迁移与创新意识。 任务五：课堂小结，布置作业（小结巩固） 2分钟 师生小结：共同梳理发热袋的发热原理、制作关键步骤、重复使用方法，总结本节课的核心知识与技能。 2. 布置作业： 完成实验报告，包括实验方案、操作步骤、实验现象、结果分析与改进建议。 查阅资料，撰写一篇200字左右的科技小短文，介绍暖宝宝的发热原理与化学成分。 （3）（选做）优化自制发热袋的设计，提升其发热持续时间或便携性，下节课展示改进成果。 梳理知识框架，强化核心要点；分层作业设计兼顾不同层次学生需求，巩固教学目标，促进知识的拓展与应用。 落实化学观念，培养知识整理与应用能力。 （九）板书设计 ### 跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 一、核心原理：醋酸钠过饱和溶液结晶放热 1. 关键转化：不饱和溶液（加热溶解）→ 过饱和溶液（缓慢冷却）→ 晶体（金属片触发）+ 热量 2. 重复使用：晶体（加热溶解）→ 过饱和溶液（冷却） 二、制作步骤：称量→量取→加热溶解→缓慢冷却→封装→触发 三、关键要点： 1. 依据溶解度控制溶质与溶剂用量 2. 加热至完全溶解，冷却时避免搅拌 3. 封装严密，防止溶液泄漏 四、应用价值：生活取暖、医用热敷等 【学生互动区】：实验问题记录、改进建议 （十）作业设计 1. 基础题（全体必做） （1）完成“发热袋的模拟制作”实验报告，包含实验目的、实验方案、操作步骤、实验现象（如结晶情况、温度变化）、结果分析（发热效果评价）及改进建议。 （2）简述发热袋的发热原理，说明饱和溶液与不饱和溶液相互转化在其中的应用。 （3）写出制作发热袋过程中涉及的实验操作名称，标注其中的安全注意事项。 2. 提升题（选做） （1）查阅资料，对比自制醋酸钠发热袋与商用暖宝宝的发热原理、发热持续时间、便携性等，分析两者的优势与不足，提出改进自制发热袋的具体方案。 （2）若要提高发热袋的发热温度或延长发热时间，可从哪些方面调整实验方案？（提示：从溶质用量、溶剂用量、温度控制等角度思考），设计调整后的实验方案并说明理由。 3. 实践题（选做） （1）根据改进方案，重新制作发热袋，测试改进后的发热效果，记录改进前后的差异，撰写改进报告。 （2）调研生活中其他基于溶解或结晶现象的产品（如冷敷袋、自制汽水等），分析其化学原理，撰写一篇300字左右的调研短文。 4. 评价标准 （1）基础题：实验报告完整规范，能准确阐述发热原理与饱和溶液转化的应用，能准确列出实验操作与安全注意事项为达标。 （2）提升题：能清晰对比自制发热袋与商用暖宝宝的差异，提出合理的改进方案；或能从多个角度设计调整方案并说明理由为达标。 （3）实践题：能完成改进后的发热袋制作并记录差异；或能准确调研生活中相关产品的化学原理并撰写调研短文为达标。 （十一）教学反思 1. 预期亮点 （1）以生活中发热袋的应用为情境导入，紧密关联生活实际，能有效激发学生的学习兴趣，落实“化学服务生活”的核心素养导向。 （2）采用“情境—探究—实践—评价”的教学流程，以任务驱动学生自主探究，通过微实验、动画演示等方式突破原理理解难点，符合九年级学生的认知规律。 （3）注重跨学科整合，融合化学溶解结晶知识与物理热现象知识，培养学生的跨学科思维能力；小组合作与自评互评环节，提升学生的团队协作与反思评价能力。 （4）分层作业设计兼顾基础巩固与拓展提升，实践题鼓励学生创新改进，全面落实教学目标，提升学生的学习获得感与创新意识。 2. 可能存在的问题 （1）实验操作环节，部分学生在配制醋酸钠过饱和溶液时，可能因加热温度不足、溶质未完全溶解或冷却时搅拌，导致溶液无法形成过饱和状态，发热袋不能正常发热，影响实验体验。 （2）对“过饱和溶液”这一抽象概念，部分学生理解仍不透彻，难以将其与饱和溶液、不饱和溶液的概念区分开，影响对发热原理的深度理解。 （3）实验环节时间分配可能存在偏差，若学生操作速度较慢，可能导致评价改进与拓展延伸环节时间不足，讨论不充分，影响思维进阶效果。 （4）少数学生安全意识薄弱，加热时可能出现烧杯倾斜、未用玻璃棒搅拌等操作，存在烫伤或溶液飞溅的安全隐患。 3. 改进措施 （1）课前录制“醋酸钠过饱和溶液配制”微视频，标注关键操作要点与易错点，让学生提前预习；实验中安排“操作小导师”，由操作熟练的学生协助指导薄弱同学；为未成功的小组提供“问题排查指南”，引导其快速找到原因并重新实验。 （2）设计“概念辨析对比表”，明确饱和溶液、不饱和溶液、过饱和溶液的定义、特点与转化条件，让学生通过对比强化理解；增加“判断对错”小游戏（如“过饱和溶液是稳定的溶液”），巩固概念认知。 （3）优化实验分组，采用“快慢搭配”的异质分组方式；提前预设各步骤时间节点，教师通过巡视提醒学生把控进度；若时间紧张，可将部分评价任务改为课后小组合作完成，确保思维探究充分。 （4）实验前强化安全操作培训，通过安全操作视频与案例讲解，强调加热、取放高温溶液的规范；实验中教师重点巡视加热环节，及时纠正不规范操作；将“安全操作”纳入实验评价量表，引导学生养成良好的安全意识。 学科网（北京）股份有限公司 $